DE1947641A1

DE1947641A1 - Pumpe bzw. Motor mit variabler Verdraengung

Info

Publication number: DE1947641A1
Application number: DE19691947641
Authority: DE
Inventors: Flint John Christoph Eglington; Boydell Kenneth Raymond
Original assignee: Dowty Technical Developments Ltd
Current assignee: Dowty Technical Developments Ltd
Priority date: 1968-09-21
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1970-06-18
Also published as: JPS4943282B1; DE1947641B2; US3667867A; DE1947641C3; GB1276657A

Description

pr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Haudc Dipl. Phys. W. Schmilz Dowty Technical !München 15.Mo.arMr.23

Developments Limited *

Brockhampton Park, Brockhampton
Cheltenham, England

19. September 1969 Anwaltsakte M-861

Pumpe bzw. riot or mit variabler Verdrängung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf hydraulische Pumpen oder Motoren mit variabler Verdrängung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einenMotor bzw. eine Pumpe mit variabler Verdrängung zu schaffen, die mit einer beliebigen aus einer Anzahl automatischer Steuereinheiten zur Verdrängung ausgestattet werden kann, ohne daß wesentliche Änderungen im Aufbau notwendig wären.

.Erfindungsgemäß ist eine solche Pumpe bzw. Motor mit variabler 'Verdrängung gekennzeichnet durch ein die Verdrängung veränderndes

Glied, das bis zu einer Mindestverdrängungsgrenze und einer

maximalen Verdrängungsgrenze verschieblich ist, Mittel, die auf den Arbeitsdruck in der Pumpe bzw. Motor ansprechen und so eine Rückstellkraft auf das die Verdrängung verändernde Glied ausüben

-1-

00982Ϊ/1128

und es bis an eine der Verdrängungsgrenzen verschieben, einen hydraulischen Servozylinder, einen in dem Zylinder gleitbaren Servokolben, der mechanisch mit dem die Verdrängung verändernden j Glied verbunden ist, eine Steuereinheit, die so in dem Servozylin-

.der oder einem Verlängerungsstück desselben angebracht ist, daß

!zwischen ihr und dem Servokolben ein Arbeitsraum gebildet wird, !in dem Druckflüssigkeit den Servozylinder und das die Verdrän-

igung verändernde Glied entgegen der Rückstellkraft beaufschlagt, und einen Hochdruckauslaß in dem Servozylinder, dem von der ■Pumpe bzw. dem Motor Arbeitsdruck zugeführt wird und der direkt mit der Steuereinheit in Verbindung steht, die einen Steuerdruck in dem Arbeitsraum erzeugt.

In weiterer Ausgestaltung ist die Pumpe bzw. der Motor dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit^, ie Stellung des von der Steuereinheit zum Servokolben sich erstreckenden Ventilglieds einstellt, wobei das Ventilglied mit dem Steuerkolben zusammenwirkt, um den Druck in dem Arbeitsraum so einzustellen, daß der Servokolben in eine vorbestimmte Position in bezug auf das Ventilglied gebracht wird. ι

Das Ventilglied kann einen Druckmeßkolben aufweisen, der in [ einem Zylinder in der Steuereinheit angebracht und dem Arbeitsdruck aus dem Auslaß ausgesetzt ist; eine Feder kann der vom ^y Meßkolben ausgeübten Kraft entgegenwirken, wodurch die Ventil- \ bewegung dem Arbeitsdruck entspricht und die daraus resultierende Verschiebung des Servokolbens so ist, daß ein Anstieg des Arbeitsdruckes eine Verminderung der Verdrängung herbeiführt und umgekehrt.

—2—

009825/1128

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann das Ventilglied einen ileßkolben für die Druckdifferenz aufweisen, der in einem Zylinder in der Steuereinheit angebracht ist und zwei gegenüberliegende Arbeitsräume schafft, von denen der eine mit dem Arbeitsdruck aus dem Auslaß beaufschlagt wird und der andere mit einem Steuerdruck aus einer Drosselstelle, die Druckflüssigkeit zu oder von der Pumpe bzw. aem Motor wegführt, wodurch der Meßkolben einer Druckdifferenz ausgesetzt ist, die von der Strömungsinittelmenge zu oder von der Pumpe bzw. oem ilotor wer abhängt, wobei eine Feder zwischen dem Ventil und dem Servokolben so wirkt, daß das die Verdrängung verändernde Glied so eingestellt wird, nun es die Druckdifferenz am ikolben konstant zu halten sucht, der wiederum den Strömungsmittelfluß zu oaer von der Pumpe weg konstant zu halten sucht.

In weiterer Ausgestaltung kann das Ventilglied einen kolben aufweisen, der in einen Cylinder der Steuereinheit angebracht und dem Arbeitsdruck aus dem Ausla.-. ausgesetzt wird, und eine Feder zwischen dem Servokolben und dem Ventilglied entgegen der Kraftdes Heßkolbens wirken, wodurch die Bewegung des Ventilglieds mit dem ,Arbeitsdruck übereinstimmt, und die sich daraus ergebende Verschiebung des Servokolbens infolge einer Veränderung im Arbeitsdruck die /erdrängung dahingehend verändert, daß der !Arbeitsdruck konstant gehalten wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Pumpe bzw. der Motor durch eine feste Drosselstelle gekennzeichnet ₃ die in

-3-

009825/1128

ßAD ORiGiNAL

19Λ7641

, der Steuereinheit liegt und den Auslaß mit dem Arbeitsraum ■ des Servozylinders verbindet, und durch ein Ventilglied, das ! mit dem Servokolben zusammenwirkt, so daß eine veränderliche Drosselstelle gebildet wird, um den Strömungsmittelfluß von dem Arbeitsraum durch den Servokolben zu einer Niederdruckzone zu steuern, wodurch der Druck im Arbeitsraum von dem Strömungsmittelfluß durch die feste Drosselstelle, der von der durch das Ventilglied und den Kolben gebildeten veränderlichen Drosselstelle abhängt, bestimmt wird.

-H-

009825/1128

Nachstehend sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine abgeänderte Form der Steuereinheit aus Fig. 1, und

: Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere abgeänderte Form der Steuereinheit der Fig. 1.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel weist eine Taumelscheibenpumpe mit ihrer Servosteuerung auf. Die Taumelscheibenpumpe ist identisch der Taumelscheibenpumpe unserer Patentr *"·- meldung P gleichen Datums.

Fig. 1 zeigt eine Baueinheit aus einer Aluminiumgußlegierung, die das Ventil 1, das Gehäuse 2 und den Servozylinder 3 aufweist. Das Ventil 1 hat eine flache Ventilfläche 4, mit einem Abgabeauslaß 5 für Hochdruck in .der üblichen Nierenform, der mit einem Abgabekanal 6 verbunden ist, der als Gewindegang an der Außenseite des Ventils 1 endet. Um das Ventil 1 herum ist eine Anzahl ; von Befestigungslaschen 8 angeordnet, um die Pumpe während des ■ Betriebs in ihrer Lage zu halten, wobei die Pumpe in ihrer richtigen Lage durch einen zylindrischen Anschlag 9 gehalten wird, der in einer entsprechenden Ausnehmung eines Antriebsmotors

ί sitzt. Das Gehäuse 2 ist an dem dem Ventil 1 gegenüberliegenden ^;

0098 2 5/1128

ι. . ⁶

j Ende durch eine Abdeckung 11 aus Preßblech verschlossen, die in ι einer großen kreisförmigen Ausnehmung 12 mittels eines Seegerrings_s }13 befestigt ist. Eine Gummidichtung gewährt eine flüssigkeits- ! dichte Verbindung. ·:

; Im Gehäuse 2 ist ein gußeiserner Zylinderblock 15 drehbar um eine

: Achse A-A gelagert. Der Zylinderblock 15 weist eine flache Ven- ;tilflache 16 auf, die an der Ventilfläche 4 anliegt. Innerhalb

des Zylinderblocks sind fünf unter gleichem Abstand angeordnete Zylinder 17 angeordnet , deren Achsenalle parallel zu der Rotationsachse A-A des Zylinderblocks liegen. Jeder Zylinder IJ hat ■ eine zur Ventilfläche 16 hin gehende öffnung 18. Diese öffnungen ¹ 18 sind so angeordnet, daß sie während der Rotation des Zylinder-¹ blocks 15 mit dem Hauptdruckauslaß 5 zusammenwirken. Gegenüberliegend der Fläche 16 besitzt der Zylinderblock eine angeformte Schürze 19 mit einer zylindrischen Lagerfläche 21. Neben der Lagerflache 21 ist in dem Gehäuse 2 eine innere zylindrische Lagerfläche 22 ausgebildet, die mit der Lagerfläche 21 zusammenwirkt, um den Zylinderblock während der Umdrehung zu positionieren. .

'In dem Zylinderblock liegen zwischen jedem aneinandergrenzenden ■. Zy linder ρ aar fünf. Kanäle 24. Jeder Kanal geht von der der Ventil- ;fläche 4 gegenüberliegenden Seite des Blocks zwischen auf dem '

[Zylinderblock 15 ausgebildeten Schaufeln 25 in dem Gehäuse 2 aus. i
In der Ventilfläche 4 befindet sich eine Ausnehmung 26_: deren innerer Abschnitt mit den Zylinderöffnungen 18 zusammenwirkt und in einer bestimmten (nicht gezeigten) Lage einen Einlaß bildet.

■ _ ' - 6 - _ ■ ■ ~." '"ΪΟΪΪΪ5/112 8~ " ~"~~ "" """ ^:

19A7641

Das äußere Ende dieser Ausnehmung geht in den Raum zwischen den

i
Schaufeln 25 üu&r.

Auf der dem Ventil gegenüberliegenden Seite besitzt das Gehäuse ein Paar angeformter Ansätze ₃ die mit Querbonrungen zur Bildung von zwei im Abstand angeordneten öffnungen versehen sind; zwischen dieseh Ansätzen ist eine Taumelscheibe 29 auf einer Welle 31 mittels einer zylindrischen Bohrung 32 befestigt, die sich durch die Taumelscheibe erstreckt. Die Taumelscheibe besitzt eine dem Zylinderblock 15 gegenüberliegende flache Fläche 33· Die Achse der Welle 31 ist der Achse A-A gegenüber verschoben^ so daß eine Rückstellkraft geschaffen wird ^ wie noch weiter unten beschrieben.

In jedem Zylinder 17 befindet sich ein Kolben 3¹* und eine Druckfeder 35, wobei die Feder so wirkt, daß sie den Kolben aus dem Zylinder herausSrückt. An seinem äußeren Ende weist jeder Kolben 3¹I eine halbkugelförmige Pfanne 36 auf, in der eine Kugel 37 sitzt. Die Kugel 37 ist an ein Gleitstück 38 angeformt, das an der Taumelscheibenfläche 33 angreift. Ein Kydraulikkanal. der durch jeden Kolben 3*1 > Kugel 37 und Gleitstück 38 führt, fördert Druckflüssigkeit von dem Zylinder heran, um die Kugel 37 zu schmieren und einer Ausnehmung kj> in dem Gleitstück Druckflüssigkeit zuzuführen. Diese Ausnehmung ist.in üblicher Weise angeordnet, so daß der in der Ausnehmung wirkende hydraulische Druck fast vollständig den auf den Kolben wirkenden hydraulischen Druck ausgleicht.

Halteplatte ¹Hi weist fünf öffnungen ^5 auf₃ die jeweils an

009825/1128

j einem Gleitstück 38 anliegen. Die Halteplatte 44 wirkt eentral

gegen eine Kugel 46, die in einem Lagerstück 47 liegt, das gleit

·

bar in einer mittleren Bohr-ung 48 im Zylinderblock angebracht ist, wobei eine Druckfeder 49 zwischen dem Block 15 und dem Lagerstück 47 wirkt und dazu dient, sowohl den Block gegen die Ventilfläche 4.zu pressen als auch gleichzeitig die Halteplatte 44 gegen die Gleitstücke, so daß diese in Kontakt mit der Taumelscheibe bleiben. Die Kraft, die mittels der Federn 35 und des HydraulikdruckBdurch die Kolben ausgeübt wird, und die Kraft, die durch die Feder 49 ausgeübt wird, gehen dahin, die Taumelscheibe um die Achse der Welle 31 zu drücken, um die Verdrängung auf ein Mindestmaß zu reduzieren.

Mittig durch den Zylinderblock führt eine keilverzahnte öffnung 51 und geht in eine verhältnismäßig große öffnung 52 über, die sich durch das Ventil 1 erstreckt. Eine Antriebswelle (nicht gezeigt) kann in die öffnung 52 eingesetzt sein und in die öffnung 51 zum Antrieb des Zylinderblocks eingreifen. Eine Dichtung 53 kann zwischen dem Ventil und dem Zylinderblock eingefügt sein, und "zwar"so, wie in unserer früheren Anmeldung P 193^147.0 beschrieben. Um ein Durchlecken der Hydraulikflüssigkeit zwischen der Bohrung 48 und der öffnung 52 zu verhindern, ist die Bohrung 48 mit einem Einsatz 54 verschlossen.

Der Servozylinder 3 besitzt einen gleitbar in ihm befestigten Servokolben 55, dessen eines Ende mittels eines Drehstiftes 56 mit einem Zwischengelenk 57 verbunden ist, welches wiederum j durch einen Drehstift 58 mit einem Hebel 59 verbunden ist, der

'

j ■ - 8 -

.9 4.7.6.41

sich aus der Taumelscheibe 29 erstreckt. In der Zeichnung ist ' die Taumelscheibe in einer Lage gezeigt, die ihr Maximum an Neigung darstellt, was wiederum der maximalen hydraulischen Verdrängung pro Umdrehung der Pumpe entspricht.

Die Steuereinheit Sl liegt in einem Verlängerungsstück des Servozylinders 3 auf der Ventilseite 1. Dieses. Verlängerungsstück besteht aus vier Abschnitten 62, 63, 64 und 65 von kreisförmigem Schnitt, jedoch nach und nach sich vergrößerndem Durchmesser. j Ein Kopfteil 66 der Steuereinheit ist mittels eines Seegerrings

'· in dem Abschnitt 65 des Servozylinders befestigt. In der Steuereinheit ist eine mittlere Bohrung 68 vorgesehen, die einen Druck-

jmeßkolben 69 umschließt. Von dem Kolben 69 erstreckt sich das > Ventilglied 71 in Form eines Hohlstabes zum Servokolben 55,

'dessen Ende in einer Bohrung 72 im Servokolben liegt. Das Ventilglied dient dazu, das Innere des Gehäuses 2. das unter Nieder- _; druck gehalten wird, mit dem linken Ende des Zylinders 68 zu i verbinden. Das Ventilglied ist in dem Servokolben 55 mittels eines Stiftes 73 befestigt, der sich quer durch den Kolben und · ' lose durch ein Loch in dem Ventilglied erstreckt und so ein begrenztes Spiel des Ventilgliedes in der Bohrung 72 gestattet.

;In der Gehäuse-Ventileinheit ist ein Kanal 74 schräg durch das · '. Verlängerungsstück des Servozylinders 3 bis in das Ventil gebohrt _; und schneidet dabei den Abgabekanal 6. Das äußere Ende des Kanals , 74 schneidet den Bohrungsabschnitt 62 und der innere Teil des i Kanals 74 kreuzt den Abschnitt 63, und diese Überschneidungen bilden den Hochdruckauslaß 75, der in den Servozylinder geht.

0 09825/1128

3 ma
Auf der Steuereinheit mit Abstand angeordnete Stützflächen 76, 77, 78 und 79 ausgebildet. Jede dieser Flächen mit Ausnahme der Fläche 79 weist eine Dichtung auf. Die Bäche 76 dichtet gegen die Bohrung 3, die Fläche 77 gegen den Abschnitt 62, die Fläche 78gegen den Abschnitt 63 ab·, und die Fläche 79 in dem Abschnitt 65 einsitzt. Der Auslaß 75 ist so positioniert, daß er ! zwischen den Flächen 77 und 78 in den Abschnitt 63 eintritt. Bei \ dieser Lage ist die Steuereinheit mit einer Querbohrung 81 versehen, die mit einer zwischen den Flächen 77 und 78 gelegenen

j Einschnürung der Steuereinheit verbunden und am rechten Ende

\ der Bohrung 68 an die Steuereinheit angeschlossen ist. Die

t '

!Stange 71 erstreckt sich nach rechts vom Kolb_en 69 durch eine :

enge Bohrung 82 in der Steuereinheit, so daß vom Kanal 8l durch \

idie Bohrung 82 wenig oder gar nichts durchleckt.

Der Raum im Servozylinder 3 zwischen der Steuereinheit 6l und idem Servokolben 55 bildet einen hydraulischen Arbeitsraum 83, und von der Bohrung 8l kann durch eine feste Drosselstelle S4 ! (Druckflüssigkeit in diesen Raum eintreten. Die Druckflüssigkeit jkann aus dem Arbeitsraum 83 durch zwei öffnungen in dem Ventil- , [glied austreten, die so angeordnet sind, daß sie bis zu einem \

bestimmten Maß geschlossen werden können, was von der jeweiligen Lage desTientilglieds 71 bezüglich des Servokolbens 55 abhängt. : Die durch die öffnungen 85 fließende Flüssigkeit tritt in den Niederdruckraum in dem Gehäuse 2 ein. In dem Arbeitsraum 83 1st eine lange Druckfeder.86 um das Ventilglied 71 herum angeordnet, wobei diese Feder an dem einen Ende auf die Steuereinheit 6l ■ wirkt und am anderen Ende auf eine am Ventilglied 71 befestigte

l;nakappe 87· - _iq~ ;

0098 25/1128

Sowohl die Steuereinheit 6l als auch der Servokolben 55 sind der Länge der Feder entsprechend ausgenommen.

Das Gehäuse 2 weist eine mit einem Schraubengewinde versehene Verbindung 88 auf, die koaxial zum Servozylinder 3 angeordnet ist, und durch die Flüssigkeit in das Gehäuse 2 eintreten kann. Diese Flüssigkeit steht unter Niederdruck und hält so das Innere des Gehäuses -unter Niederdruck.

Für den Betrieb ist die dargestellte hydraulische Pumpe an einen Hydraulikkreislauf angeschlossen, wobei unter illederdruck stellende Flüssigkeit in die Verbindung 88 eintritt und unter Hochdruck stehende Flüssigkeit von dem Kanal ΰ an eine angemessene hydraulische Last gefördert wird. In die Pumpe ist eine Antriebsdrehwelle eingesetzt, die in die keilverzahnte öffnung 51 eingreift und den Zylinderblock rotiert. Durch die Verb in dun;;: 88 wird Flüssigkeit in das Gehäuse 2 refördert _} wolei diese Flüssigkeit über die Taumelscheibe fliegt una durch Kai.-lie 2'J eintritt, von wo sie über die Ausnehmung 20 in die Zylinder fliegt. In den Zylindern wird die Flüssigkeit dann durch die Kolben 3^ komprimiert und als unter Hochdruck stellende Flüssigkeit zu den Auslaß 5 gefördert, um durch den HcchöruckabgaLekanal C abzufließen. Die Hochdruckflüssigkeit strömt auch durch den Kanal 7 ^ zum Auslaß 75 des Servozylinders, wotei diese Druckflüssigkeit auf die Ringfläche des Kolbens 69 wirkt, die über und an der kreisförmigen Querschnittsfläche des Ventilglieds liegt, so daß der KOlben und das Ventilglied nach links (in der Zeichnung) bewegt werden und die Feder 85 zusammendrücken. Durch die Drossel-

- 11 -

OnoQoc / 1 1 10

. stelle 84 fließt ebenfalls von dem Auslaß 75 Hochdruckflüssigkeit

! in den Arbeitsraum 83 und verläßt diesen durch die öffnungen 85, : wobei die ausströmende klenge durch den zwischen den öffnungen 85 und der Kante des Servokolbens gebildeten Vorsprung bestimmt wird. Ls sei nun angenommen₅ daß die Pumpenlast sich dahingehend ändert, daß erhöhter hydraulischer Druck benötigt wird. Der er-

höhte Jruck wirkt dann auf die ringförmige Fläche des Kolbens 69 !

•und drückt den Kolben und das Ventilglied nach links (in Fig.l), ί

so daß die Feder 86 weiter zusammengedrückt wird und sich die Aus-t lasse 85 weiter öffnen. Die .erweiterten öffnungen 85 gestatten einen stärkeren Strömungsmitteldurchfluß aus dem Arbeitsraum 83, j was durch aie feste Drosselstelle 84 einen Abfall des Drucks in der Arbeitskammer bewirkt. Gleichzeitig erzeugt der erhöhte Abgabedruck ein größeres Rückstellmoment auf die Taumelscheibe 29, so daß ihr V/inkel verkleinert wird. Daher bewegt sich der Servokolben 55 soweit nach links, daß sich die öffnungen 85 teilweise schließen_; wodurch der ansteigende Druck in dem Arbeitsraum 83 eine Kraft auf den Servokolben 55 ausübt, die das durch die Kolben 34 und die Federn 35 und 49 auf die Taumelscheibe 29 ausgeübte Rückstellmonient genau ausgleicht. In dieser Position hat die Pumpe eine verminderte Verdrängung, die an den erhöhten Druck angeglichen ist. Die dargestellte Feder 86 ist eine übliche Druckfeder mit konstanter Federkennung und bewirkt, daß das Produkt aus dem erzeugten Druck und der PumpenVerdrängung annähernd konstant gehalten wird. Dies bedeutet wiederum, daß das für die Pumpe'

j benötigte Antriebsdrehmoment ebenfalls annähernd konstant bleibt, j Für den Fall, daß das Antriebsdrehmoment genauer konstant sein soll, kann die Feder 86 so beschaffen sein, daß sie eine uneinheitlicne Federkennung hat, die sicherstellt, daß das Produkt aus

-12-

00982 5/1-1 2 8

- 19476 k 1

Druck und Verdrängung im wesentlichen konstant bleibt. Das kann ' bei der Feder dadurch erreicht werden, daß sie an verschiedenen
Stellen sich verändernde Windungsabstände hat, und zwar derart ,daßi mit fortschreitender Verkürzung der gesamten Länge der Feder mehr
und mehr Windungen sich aneinanderIegen, wodurch die Federkennung
mit fortschreitender .Verkürzung der Federlänge ansteigt. Das au- ^: ßere Ende des Kanals 74 erfüllt während d.es Betriebs keine nützliche Funktion und kann' durch einen einfachen Einsatz verschlossen sein.

: Es wird nun auf das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel Bezug

i ' genommen. Es werden für die gleichen Teile wie in Fig. 1 diesel- ;

ben Bezugszeichen verwendet. Insbesondere sind der Servozylinder,
seine Ve rlängerungs ab schnitte 62, 63, 64 und 65, der Kanal 74 und
die öffnungen 75 dieselben wie in Fig. 1 beschrieben». Die cceuer- ; einheit 91 sitzt in dem Verlängerungsstück des Servosylinders 3
und weist fünf Stützflächen oder Stege auf, von denen die Stege
76, 77 und 78 genau so angeordnet sind wie in Fig. 1. Ein weiterer
Steg 92 greift in den Bohrungsteil 64 ein, und eine abnehmbare · ^: Endkappe 93 bildet den fünften .Steg, der in den Bohrungsteil 65
eingreift. Alle Stege außer der Kappe 93. sind gegen ihre jewel- \ ligen Bohrungsabschnitte abgedichtet. Wie weiter oben beschrieben, mündet der Hochdruckauslaß 75 in den Bohrungsabschnitt 63. Ιη der Steuereinheit ist eine'Bohrung 94 vorgesehen, in der ein KoI-
: ben 9 5 gleitet ₃ der auf einer Hohlstange 96 angeordnet ist, die
sich durch eine genau passende Bohrung 97 im rechten Ende der
Steuereinheit und sich in eine genau passende Bohrung 98 in der j Endkappe 93 fortsetzt. Die Einschnürung der Steuereinheit zwischen den Stegen 77 und 78 ist durch einen Kanal 99 mit dem rechten Ende;

der Bohrung 94 verbünde. Das linke Ende I

00*fr25TTT2S

-13-

der Bohrung 9k ist durch einen Kanal 101 mit der Einschnürung j zwischen den Flächen 78 und 92 verbunden und bildet so eine Ver- | bindung zu dem Auslaß 102, der wiederum an einenmit einem Schrau-;

bengewinde versehenen Verbindungsteil in dem Gehäuse angeschlos- !

sen ist. Der Abgabestrom aus dem Abgabekanal 6 zur Pumpenlast j

strömt durch eine einfache Drosselstelle 103, die ein äußeres Bauteil der Pumpe bildet, und unterhalb der Drosselstelle 103 führt ein Rohr 104 in den Auslaß 102 durch einen mit einem Schraubengewinde versehenen Verbindungsteil. Eine feste Drossel- _; stelle 105 in der Steuereinheit erstreckt sich vom rechten Ende 'der Bohrung 9^ und liefert unter Hochdruck stehende Flüssigkeit ,in den Arbeitsraum 106 zwischen der Steuereinheit und dem Servo- ' kolben.

Die Hohlstange erstreckt sich von der Steuereinheit durch den

passenöe
Arbeitsraum 106 in eine eng/ Bohrung 72 im Servokolben, wobei zwei öffnungen 85 den Strömungsmittelfluß aus dem Arbeitsraum 106 durch die Hohlstange 96 in das Gehäuse 2 steuern. Ein Kreuz -

!zapfen 73 in dem Servokolben gibt der Hohlstange 9^ toten ■ Gang. Eine Druckfeder 107 ist um die Hohlstange 96 herum und zwischen,einer Endkappe 108 auf der Stange und einem Anschlag 109

Iim Kolben 55 angeordnet. Die Feder ist ganz in einem Hohlraum ides Kolbens aufgenommen.

Während des Betriebs, wenn die Pumpe sowohl hydraulisch als au'ch mechanisch angeschlossen ist ₃ strömt die von dem Abgabekanal 6 kommende Flüssigkeit durch die feste Drosselstelle 103, und die

0 0 982 5/1128

!beiden Enden des Zylinders 9^ nehmen die beiden Drücke, die an jeder Seite der Drosselstelle 103 auftreten, auf, so daß der Kolben 95 mit einer Kraft beaufschlagt wird, die von dem Druckabfall bei der Drosselstelle 103 abhängt. Diese Kraft veranlaßt die Druckfeder 107, die Stange 96 in dem Servokolben so zu bewegen, daß der üffnungsquerschnitt der öffnungen 85 verändert wird. Die von dem Auslaß 75 abgegebene Druckflüssigkeit tritt in den Arbeitsraum 10ό durch eine feste Drosselstelle 105 ein und strömt durch die Öffnungen b5 aus, wobei der Druck im Arbeitsraum dann von dem Durchlaßquerschnitt der öffnungen 85 abhängt. Eine von der Pumpe gelieferte übermäßige Strömungsmittelmenge verursacht einen erhöhten Druckabfall bei der Drosselstelle 103, wodurch der Hohlstab gegen die Feuer 107 bev.-egt wird, so daß der Durchlaßquerschnitt der öffnungen 35 weit gehalten und dadurch der Druck in der Arbeitskammer 10ό vermindert wird, so daß die auf die Taumelscheibe wirkende Rückstellkraft den Kolben in eine kleinere Verdrängungslage verschiebt. so lange bis der richtige Druckabfall bei der Drosselstelle 103 sich einstellt, sobald die öffnungen 85 auf den richtigen Durchlaßquerschnitt eingestellt sind, um den Druck in der Arbeitskammer 1C5 zu halten, so daß die Rückstellkraft auf die Taumelscheibe ausgeglichen wird. Auf diese Weise wird die Abgabernenne an Strömungsmittel von der Pumpe im wesentlichen konstant gehalten.

Nunmehr wird auf Fig. 3 in den Zeichnungen Bezug genommen. Hier beziehen sich ebenfalls die gleichen Eezugszeichen auf gleiche Teile wie in Fig. 1. Die Konstruktion in Fig. 3 ist fast identisch

der Konstruktion in Fig. 1, wobei der einzige Unterschied derin i besteht, _₁-

009825/1 128

• . 1.9*76-4-1

daß hier die lange Feder 86 aus Fig. 1 nicht verwendet wird,
^: sondern durch eine kürzere Feder 111 ersetzt ist, die zwischen
der Endkappe .87 des Hohlstafces 71 und .einem Anschlag 112 in dem
Servokolben 55 wirkt und im wesentlichen ganz in dem Hohlraum

des Servokolbens aufgenommen ist. j

Wenn die Pumpe beim Betrieb hydraulisch und mechanisch ange- j schlossen ist, fördert sie Druckflüssigkeit zum Abgabekanal 6
und zum Auslaß .75 j una weiter zum rechten Ende des Zylinders 68, · um so auf die Ringfläche des Kolbens 69 zu wirken. Die den - | Kolben 69 beaufschlagende Kraft verursacht eine gewisse Korn- j pressi'on der Feder 111, v;odurch ein bestimmter Durchlaßquer- : schnitt aer öffnungen 85 gegeben ist und somit der Arbeitsdruck
in der Kammer 83, und der Servokolben verschiebt sich, um' die | Verdrän\in£; zu vergrößern oder zu vermindern, je nachdem, ob j uer Druck in der Arbeitskammer 83 größer oder kleiner als ein 1 bestimmter Wert ist. Die Einstellung des Servokolbens verändert ^: die Verdrängmg. die wiederum den Druck auf einen bestimmten
benötigten Wert hin verändert una bei diesem Wert übt der Druck
im Arbeitsraum (der niedriger als der bestimmte Wert sein muß) I eine Kraft auf den Servokolben 55 aus ₃ vrodurch die Kraft, die i von derr. RückstelLr.ornent auf die Taumelscheibe ausgeübt wird, i genau ausgeglichen wird. Auf diese Weise sichert das Aüsführungsteispiel nach Fig. 3 eine im wesentlichen konstante Druckabgabe
der Pumpe ungeachtet der Strömungsmittelmenge oder der Umdre- j nungsgeschwindigkeit der Pumpe. I

In den drei beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Rück-

;.. - 16 _- .BADORIGJNAL J

009825/1128 *■

I - ledirlich

stellkraft auf die Taumelscheibe dadurch erhalten, daß die Achse der Zapfenwelle 31 zur Rotationsachse A-A des Zylinderblocks verschoben ist. Es liegt jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, andere Mittel zur Erzeugung der Rückstellkraft auf die· Taumelscheibe vorzusehen, z.B. könnte eine einfache Kolben-Zylinderanordnung,die mit Druckflüssigkeit versorgt wird, ' konstant auf die Taumelscheibe entgegen der von dem Servokolben 55 erzeugten Kraft wirken.

Alle drei beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf hydraulische Pumpen, jedoch kann die Erfindung gleichermaßen j auf Hydraulikmotoren angewandt werden. Bei einem hydraulischen j Motor ist der Arbeitsdruck der Druck des an den Motor ab gegebe • nen Strömungsmittels.und das wäre der Druck, der an den Auslaß im Servozylinder in direkter Verbindung'zur Steuereinheit aogegeben würde. Wenn die Einrichtung nach Fig. 1 ein Motor wäre, ^; würde die Steuerung ein im wesentliches konstantes Antriebsdrehmoment ungeachtet der Geschwindigkeit des Motors bewirken. Ein Motor nach Ausführungsbeispiel 2 hätte eine Steuerung zur Sicherung des konstanten Strömungsmittelflusses zum Motor ungeachtet

dreh der Geschwindigkeit oder des Arbeit/smomentes des Motors. Ein

Motor nach Pig. 3 hätte eine Steuerung zur Sicherung eines Konstanten an den Motor gegebenen Druckes ungeachtet der Ge-

dreh

\ schwindigkeit und des Arbeit/smomentes des Motors.

Die beschriebene Pumpe ist von einfi. eher Bauart und kann ohne weiteres mit einer der beschriebenen Steuereinheiten ausge- ;

stattet werden, um eine automatische Steuerungsfunktion zu er-. |

_; __ ,17, j

009825/1128

halten, ohne daß Abänderungen im Aufbau der Pumpe oder eine Erweiterung in ihren Ausmaßen nötig wären.

Die vorliegende Erfindung kann im weiteren Sinne auf jede Art von Pumpe bzw. Motor mit variabler Verdrängung angewendet werden,

- 18 009825/1128

Claims

Patentanwalt·

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Haud

ι- ζ. it j η Di dI. Phvs. W. Schmitz

Dowty Te clinical ¹^^{p y}

Developments Limited 8MUn**n15,Mo«irtrtr.23

¹ Tel. 5380586

Brockhampton Park, Brockhampton
Cheltenham , England

19. September I969 Anwaltsakte M-86I

Patentansprüche

C 'J C Γ

1. jPuinpe *&ew·. Motor mi-t variabler Verdrängung, gekennzeichnet ^-^ durch ein die Verdrängung veränderndes Glied, das bis zu einer minuestverdrängungsgrenze und einer maximalen Verdrängungsgreni:e» verschieblich ist, /.ittel, die auf den ArbeitsurucK ir» der Pumpe bzw. Motor ansprecnen ur;d .₃c eine Kückstellkraft auf das die Verdränpun^· veräridernac Ii^a ausüben und es bis an eine der Verdrün^unrsgrenzen ve rs chicer... einen hydraulischen Servozylinder (3)j einen in dem Zylinder gleitbaren Servokolben (55), der mechanisch mit dem die Verdrängung verändernden Glied verluncen ist, eine GteuereiniiCit (bl)j die so in dem Servozylinder euer einer. Verlilnrerungsstück (ü2j 03, ö^ll_} 65) desselben angebracht ist. dail zwischen ihr una dem Servokolben ein Arbeitsraum gebildet v.-ird. in dem Druckflüssigkeit den Servoaylinder (3) und das die Verdrängung verändernde Glied entgegen der Rückstellkraft beaufschlagt.. und einen Kochdruckaualaß (75) in dem Servczylinder

-1-

^BAD ORIGINAL 009825/1128 ^

dem von der Pumpe bzw. dem Motor Arbeitsdruck zugeführt wird und der direkt mit der Steuereinheit in Verbindung steht, ; die einen Steuerdruck in dem Arbeitsraum erzeugt.

2. Pumpe bzw. Motor nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (6l) die Stellung des von der Steuereinheit zum Servokolben (55) sich erstreckenden Ventilglieds (71) ' einstellt, wobei das Ventilglied mit dem Steuerkolben (55) zusammenwirkt, um den Druck in dem Arbeitsraum so einzustel- ' len, daß der Servokolben in eine vorbestimmte Position in'bezug auf das Ventilglied gebracht wird.

3· Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (71) einen Druckmeßkolben (69) aufweist, der in einem Zylinder in der Steuereinheit (6l) angebracht und dem Arbeitsdruck aus dem Auslaß (75) ausgesetzt ist, und daß eine Feder aer vom Heßkolben ausgeübten Kraft, entgegenwirkt,■ wodurch die Ventilbewegung dem Arbeitsdruck entspricht und die daraus resultierende Verschiebung des Servokolbens so ist, daß ein Anstieg des Arbeitsdruckes eine Verminderung der Verdrängung herbeiführt und umgekehrt.

k. Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 2_ä dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (71) einen Meßkolben für die Druckdifferenz aufweist, der in einem Zylinder in der Steuereinheit (61) angebracht ist und zwei gegenüberliegende Arbeitsräume schafft, . von denen der eine mit dem Arbeitsdruck aus dem Auslaß (75)

—2 —

0098 2 571 128

beaufschlagt wird und der andere mit einem Steuerdruck aus einer Drosselstelle (84), die Druckflüssigkeit zu oder von der Pumpe bzw. Motor wegführt, wodurch der Meßkolben einer Druckdifferenz ausgesetzt ist, die von der Strömungsmittelmenge zu oder von der Pumpe bzw. Motor weg abhängt, wobei eine Feder zwischen dem Ventil und dem Servokolben so wirkt, daß das die Verdrängung verändernde Glied so eingestallt

Meß wird, daß es die Druckdifferenz am kolben konstant zu halten sucht, der wiederum den Strömungsmittelfluß zu oder von der Pumpe weg konstant zu halten sucht.

5. Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (71) einen Druckmeßkolben aufweist, der in einem Zylinder der Steuereinheit angebracht und dem Arbeitsdruck aus dem Auslaß (75) ausgesetzt ist, .und eine Feder zwiscnen dem Servokolben und dem Ventiglied entgegen ' der Kraft des Meßkolbens wirkt, wodurch die Bewegung des Ventilglieds mit dem Arbeitsdruck übereinstimmt, und die sich daraus ergebende Verschiebung des Servokolbens (55) infolge einer Veränderung im Arbeitsdruck die Verdrängung dahingehend verändert,· daß der Arbeitsdruck konstant gehalten wird.

6. Pumpe bzw. Motor nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 5,

gekennzeichnet durch eine feste Drosselstelle (84) in der ί

Steuereinheit (6l), die den Auslaß (75) mit dem Arbeitsraum j

des ServoZylinders (3) verbindet, und ein Ventilglied (71), j

das mit dem Servokolben (55) so zusammenwirkt, daß ' j

009825/1128

eine veränderliche Drosselstelle gebildet wird., um den Strö- , mungsmittelfluß von dem Arbeitsraum durch den Servokolb'en zu einer Niederdruckzone zu steuern, wodurch der Druck im Arbeitsraum von dem Strömungsmittelfluß durch die feste I Drosselstelle j der von der durch das Ventilglied und den Kolben gebildeten veränderlichen Drosselstelle abhängt, bestimmt wird.

7. Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Pumpe oder Motor und das die Verdrängung verändernde Glied in einem Gehäuse (2) liegen und der Servozylinder in dieses Gehäuse führt und das Gehäuse einen Niederdruckkanal (88) aufweist, so daß das Innere des Gehäuses unter Niederdruck gehalten wird, wobei der Servozylinder so in das Ge-

j häuse führt, daß die dem Arbeitsraum gegenüberliegende Seite des Servokolbens unter Niederdruck gehalten wird.

8. Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Niederdruckkanal (88) zum Gehäuse (2) den Pumpeneinlaß ; bildet.

j 9· Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

die Pumpe einen drehbar gelagerten Zylinderblock (15) aufweist,

der gegen eine Ventilfläche (¹J) in dem Gehäuse rotiert, und daß das die Verdrängung verändernde Glied eine Taumelscheibe (29) aufweist, die in dem Gehäuse drehbar gelagert ist und den Kolbenhub in den Zylindern während der Rotation des Zylinderblocks verändert. '

009825/1128

10. Pumpe bzw. Motor nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet ^ daß • die auf die Kolben (3^) in dem Zylinderblock ausgeübte

hydraulische Kraft auf die Taumelscheibe (29) wirkt, um j die Neigung der Taumelscheibe entsprechend der Hindestverdrängun&sgrenze der Pumpe einzustellen.

009825/1128